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基于PMAC多通道组合机床数控系统的研究与开发

作　者: 李法光
导　师: 孙建业
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: PMAC 多通道组合机床 PID调节绝对值电机
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 98次
引　用: 3次
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内容摘要

多通道组合机床是大批量生产机械产品的设备，具有高效率和经济性，应用领域广泛。传统组合机床主要部件运动是靠液压系统驱动，机械结构复杂，加工品种单一，缺少柔性，而数控组合机床则简化结构，采用参数化编程，不需进行机械机构的调整，就可以加工不同的产品。现在数控系统国内外己占了主导地位，但开放式数控系统还很少，国内很少有适合多通道组合机床加工特点的系统，国外有适合组合机床加工的多轴组数控系统，但价格昂贵，且编程复杂。本文主要介绍的基于PMAC多轴运动控制器的开放式数控系统，适合多通道数控组合机床使用。首先，结合多通道组合机床的特点，搭建IPC机为上位机，以PMAC运动控制卡为核心的下位机的结构，将PC机与PMAC相结合形成并行双CPU开放式数控系统的硬件结构。同时，借助于高级语言VB6.0开发数控系统，设计一个适合组合机床数控系统特性的人机界面，利用PMAC自带的Pcomm32通信驱动程序以及Pcomm32.dll动态链接库使上下位机之间通信。其次，为了获得良好的稳态特性和动态特性，提高组合机床加工精度，建立了组合机床系统的数字化误差模型，采用PID控制器对系统的控制环进行校正和调整。最后，利用通信Modbus协议读取伺服驱动器的绝对位置数据并赋予加工程序，避免了断电干扰和开机回零的过程，提高加工效率，实现组合机床的无回零加工。该基于PMAC的组合机床数控系统具有参数化零编程功能，提高编程效率和质量，实现组合机床的自动加工。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-21
  1.1 数控技术的发展及其研究现状  12-17
    1.1.1 数控技术的产生与发展  12-14
    1.1.2 数控技术的发展趋势  14-16
    1.1.3 国内外数控系统的研究现状  16-17
  1.2 开放式数控系统  17-18
    1.2.1 开放式数控系统的发展现状  17-18
    1.2.2 开放式数控系统的特征  18
  1.3 课题研究的主要内容及来源意义  18-21
    1.3.1 课题的国内外背景  18-19
    1.3.2 课题研究的主要内容  19
    1.3.3 课题来源及研究意义  19-21
第2章基于 PMAC 构建组合机床数控系统硬件结构  21-36
  2.1 PMAC 多轴控制卡  21-29
    2.1.1 PMAC 的介绍  21-23
    2.1.2 PMAC 卡的基本跳线设置  23-24
    2.1.3 PMAC 卡的各种变量  24-26
    2.1.4 PMAC I 变量的设置  26-29
  2.2 多通道组合机床电气原理图设计  29-32
    2.2.1 系统与伺服单元连接  29-31
    2.2.2 组合机床输入输出模块的设计  31-32
  2.3 系统硬件结构搭建  32-35
    2.3.1 多通道组合机床系统硬件结构图  32-33
    2.3.2 多通道组合机床的实验平台  33-35
  2.4 本章小结  35-36
第3章多通道组合机床数控系统软件结构  36-51
  3.1 软件开发环境及其软件结构  36-38
    3.1.1 系统开发环境  36-37
    3.1.2 系统软件结构  37-38
  3.2 人机界面及其通信协议  38-44
    3.2.1 建立人机交互界面  39-42
    3.2.2 通信协议的实现  42-44
  3.3 控制面板（I/O）PLC 程序的编写  44-50
    3.3.1 扩展模块地址分配  45-47
    3.3.2 PLC 程序的编写及其实例  47-50
  3.4 本章小结  50-51
第4章组合机床系统稳定性调整  51-64
  4.1 伺服系统环的稳定性  51-55
    4.1.1 组合机床的伺服系统  51-52
    4.1.2 通过数学模型分析伺服系统  52-55
  4.2 组合机床系统中 PID 调节  55-59
    4.2.1 PID 控制原理  55-56
    4.2.2 PMAC 运动控制器中的 PID  56-59
  4.3 PMAC 运动控制器 PID 参数整定  59-63
    4.3.1 用阶跃响应曲线来调整反馈增益  60-62
    4.3.2 用抛物线响应曲线来调整前馈增益  62-63
  4.4 本章小结  63-64
第5章组合机床无回零自动加工过程  64-75
  5.1 Modbus 通信协议  64
  5.2 MOTECα系列伺服驱动器  64-67
    5.2.1 功能码和报文结构  65-66
    5.2.2 串口通信硬件系统  66-67
  5.3 PC 与电机驱动系统串口通信程序设计  67-73
    5.3.1 VB 编写串行通信程序  69-71
    5.3.2 组合机床绝对位置读取  71-72
    5.3.3 多通道组合机床无回零加工  72-73
  5.4 组合机床数控系统自动加工过程  73-74
  5.5 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间发表论文和获得的科研成果  80-81
致谢  81-82

基于PMAC多通道组合机床数控系统的研究与开发

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